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Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern
Die Herstellung von Holzfaserplatten und ähnlichen Formkörpern erfolgt grundsätzlich derart, dass aus einer Suspension von Holzfasern in Wasser locker verfilzte Nassbögen geformt werden, die danach auf mechanischem Wege zu einer hydraulischen Presse transportiert werden, in der die Nassbögen, meist in einer Anzahl von 20 bis 25, gleichzeitig zwischen erhitzten Presstischen in Etagen unter hohem Druck gepresst werden, wodurch ebenso viele Faserplatten entstehen. Beim Pressen geht das Wasser ab und in- folge gewisser, nicht völlig klargelegter Reaktionen wird eine ziemlich harte Platte gebildet. Je nach der
Grösse des Druckes und der Stoffmenge ist es möglich, Platten von verschiedener Dicke und Volumenge- wicht herzustellen.
Solche Platten weisen eine verhältnismässig hohe Festigkeit auf und können mit Vor- teil als Baumaterial verwendet werden. Es hat sich aber gezeigt, dass die Festigkeit noch verbessert wer- den kann, wenn die Platten einer nachfolgenden Wärmebehandlung, einer sogenannten Wärmehärtung, unterworfen werden. Ausserdem wird die Wasserresistenz der Platten verbessert, d. h. ihre Fähigkeit,
Wasser zu absorbieren, und ihre Neigung zum Schwellen nehmen ab. Die Wärmehärtung wurde bisher überwiegend derart ausgeführt, dass die Platten in einer geschlossenen Kammer der Einwirkung von im
Umlauf strömender Heissluft oder Wasserdampf u. dgl. ausgesetzt wurden. Bei diesen Verfahren wird auf die Platten Wärme durch Konvektion von vorbeiströmender, erhitzter Luft oder Wasserdampf übertragen.
Es ist offenbar, dass die Durchführung einer derartigen Wärmebehandlung die Verwendung von Anlagen bedeutender Grösse notwendig macht, damit es möglich wird, so grosse Mengen von Platten, um die es sich gewöhnlich handelt, u. zw. 15 000 - 20000 m2 in 24 Stunden je Presse, zu härten. Hiezu kommt noch die Schwierigkeit, den Wärmehärtungsprozess genau steuern zu können, weil diejenigen chemischen Reaktionen, die eine erhöhte Festigkeit und gesteigerte Wasserresistenz der Platten zur Folge haben, exothermischer Natur sind. Da meistens eine sehr grosse Anzahl Platten gleichzeitig gehärtet wird, können die dabei entwickelten Wärmemengen so bedeutend werden, dass sie nicht rechtzeitig abgeführt werden können und dann örtliche Überhitzungen hervorrufen, die oft Brand und die Zerstörung ganzer Gruppen von Platten verursachen.
Um solche Gefahren möglichst abzuschliessen, muss die Luft- oder Dampftemperatur niedrig gehalten werden, was die Härtungszeit beträchtlich verlängert. Weiters wurde bereits vorgeschlagen, Widerstands-, Wechselfeld- und Hochfrequenztrocknung anzuwenden, wobei nicht nur eine Trocknung, sondern auch eine gewisse Aushärtung der Platten erreicht wird. Schliesslich wurde vorgeschlagen, Heizelemente sowie Fussbodenelemente mittels Infrarotlampen zu bestrahlen. Auch bei diesen bekannten Verfahren ist es sehr schwierig, den Härtungsvorgang immer gleichartig zu wiederholen. So können Platten, die zu verschiedenen Zeiten gehärtet werden, meistens nicht derselben Behandlung unterworfen werden. Bei derselben Härtungszeit kann z.
B. eine Temperaturdifferenz von 10 C die Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses in hohem Grade beeinflussen ; bei zu hoher Temperatur wird das Erzeugnis hart und spröde, bei zu niedriger Temperatur wird eine nur geringe Verbesserung der Festigkeit, des Sägeschnittes und der Wasserresistenz des Erzeugnisses erzielt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern, z. B. von in einer Etagenpresse gepressten und getrockneten Holzfaserplatten u. dgl., und bezweckt, die angeführten Übelstände der bekannten Verfahren zu beseitigen und besteht im wesentlichen darin. dass die Formkörper nachein- anderdurcheine Vorrichtunghindurchgeftihrt werden, in welcher sie durch eine ein-oder zweiseitige Infrabestrahlung von wärmeabgebenden Elementen durch verschiedene Temperaturzonen der Vorrichtung bei
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Maximum im Augenblick der Beendigung der Wärmebehandlung steigen zu lassen. Ferner ist es möglich, den Platten den erforderlichen Effekt während der ganzen Wärmebehandlung in gleichmässiger Verteilung zuzuführen.
Durch Veränderung der Kapazität der Vorwärmzone und damit auch der Erwärmungsgeschwin- digkeit sowie durch gleichzeitige Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Platten ist es möglich, je nach Wunsch den Wärmehärtungseffekt über den Querschnitt jeder Platte derart zu verteilen, dass teils in der Aussenschicht eine kräftige Härtung und in der Mitte eine schwächere Härtung, teils allmählich eine zunehmend homogene Wärmehärtung durch die ganze Platte hindurch erreicht wird. Auch kann durch
Verschiedenheit des an der Unter- bzw. Oberseite der Platten zugeführten Effekts an der einen Seite der- selben eine kräftigere Härtung erzielt werden. Weiterhin ist es möglich, den Platten durch verschiedene
Bemessung des zugeführten Effekts den erwünschten braunen Farbton zu verleihen.
Je kräftiger und laan- ger andauernd die Wärmebehandlung, umso dunkelfarbiger werden die Oberfläche und das Innere der
Platten. Für die Erreichung des erwünschten Farbtons und für die Farbverteilung ergibt sich ein weiter
Spielraum. Der wichtigste Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung im Vergleich zu andern Methoden ist jedoch, dass die einzelnen Platten unter Bedingungen wärmebehandelt werden, die zu jedem gewünsch- ten Zeitpunkt wiederholbar sind. Unterschiede der Anfangstemperatur der in die Härtungsanlage einge- führten Platten werden in der Vorwärmzone schnell ausgeglichen und grosse Differenzen können mit den
Vorrichtungen zur Regelung des zugeführten Effekts leicht ausgeglichen werden.
Ausführungsbeispiel : Gepresste Holzfaserplatten wurden durch eine Rampe von Wärmestrahlungselementen gefördert, welche die Platten einer doppelseitigen Bestrahlung aussetzten. Die gesamte Strahlungsfläche war 3,5 m und der insgesamt zugeführte Effekt betrug etwa 45 kW. Davon wurden etwa 30 kW über die ganze Be- strahlungsfläche gleichmässig verteilt, während etwa 15 kW auf eine Breite eines halben Meters der Ein- fUhrungszone konzentriert wurden. Die Platten wurden durch die Anlage mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/Minute bewegt.
Die Behandlung hatte zur Folge, dass die Biegebruchfestigkeit der Platten um
10-15% erhöht wurde und dass deren Wasserresistenz, ausgedrückt in Prozenten Dickenschwellung bei 24stündiger Lagerung in Wasser von 20 C, von etwa 40% auf etwa 15-20% sank.
In der Zeichnung ist die Bauart einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch im lotrechten Schnitt veranschaulicht.
1 ist eine zur Wärmebehandlung bestimmte Platte, die mittels Walzen 2 mit gleichmässiger Geschwindigkeit zwischen zwei Reihen von Wärmestrahlung abgebenden Elementen 3 hindurchgeführt wird. Um die Strahlungsverluste zu vermindern, sind hinter den Elementen 3 Reflektoren 4 angebracht. Die Platte 1 wird mit Hilfe von Querstangen oder Rollen 5, auf denen sie während ihres Durchgangs durch die Anlage ruht, in gleicher Entfernung von den Elementen 3 gehalten. Zur Vorwärtsbewegung der Platte dienen Antriebsrollen 6. Der ganze Behandlungsraum ist aus wärmewirtschaftlichen Gründen von einer Isolationsschicht 7 umgeben. Wie ersichtlich, ist die Anlage in zwei Abschnitte A und B unterteilt. Der in der Vorschubrichtung der Platte vordere Abschnitt A ist mit einer grösseren Anzahl von Elementen 3 versehen und dient als Vorwärmzone.
Der nachfolgende Abschnitt B enthält eine geringere Anzahl von Elementen 3. In dieser Zone wird die endgültige Temperatur eingestellt und bis zum Austritt der Platte aus der Anlage aufrechterhalten. Die Zonen A und B können in eine beliebige Anzahl von Unterabschnitten mit oder ohne Zwischenräume unterteilt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern, z. B. von in einer Etagenpresse gepressten und getrockneten Holzfaserplatten u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper nacheinander durch eine Vorrichtung hindurchgeführt werden, in welcher sie durch eine ein-oder zweiseitige Infrabestrah- lung von wärmeabgebenden Elementen durch verschiedene Temperaturzonen der Vorrichtung bei regelbarer Geschwindigkeit hindurchgeführt und gehärtet werden, wobei die Oberfläche der Formkörper auf die gewtinschte Temperatur gebracht wird.
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Process for thermosetting moldings
The production of wood fiber boards and similar moldings is basically carried out in such a way that loosely matted wet sheets are formed from a suspension of wood fibers in water, which are then mechanically transported to a hydraulic press, in which the wet sheets, usually in a number of 20 to 25 , are pressed at the same time between heated press tables in floors under high pressure, which results in just as many fibreboards. The water runs off during the pressing process and as a result of certain reactions that are not completely clear, a rather hard plate is formed. Depending on the
Due to the size of the pressure and the amount of material, it is possible to produce panels of various thicknesses and volume weights.
Such panels have a relatively high strength and can be used with advantage as a building material. It has been shown, however, that the strength can be further improved if the panels are subjected to a subsequent heat treatment, a so-called heat hardening. In addition, the water resistance of the panels is improved, i.e. H. their ability
Absorb water and their tendency to swell decreases. The heat curing has so far mainly been carried out in such a way that the plates are exposed to the action of im in a closed chamber
Circulation of flowing hot air or steam and the like Like. Were exposed. In this process, heat is transferred to the plates by convection of heated air or steam flowing past them.
It is evident that carrying out such a heat treatment necessitates the use of equipment of considerable size in order to be able to process such large quantities of plates, which are usually involved, and the like. between 15,000 - 20,000 m2 in 24 hours per press to harden. In addition, there is the difficulty of being able to control the heat setting process precisely, because the chemical reactions that result in increased strength and increased water resistance of the panels are exothermic in nature. Since a very large number of panels are usually hardened at the same time, the amounts of heat developed can become so significant that they cannot be dissipated in time and then cause local overheating, which often causes fire and the destruction of entire groups of panels.
In order to prevent such hazards as much as possible, the air or steam temperature must be kept low, which increases the curing time considerably. Furthermore, it has already been proposed to use resistance, alternating field and high frequency drying, whereby not only drying but also a certain hardening of the plates is achieved. Finally, it was proposed to irradiate heating elements and floor elements using infrared lamps. With these known methods, too, it is very difficult to always repeat the hardening process in the same way. For example, plates that are cured at different times can usually not be subjected to the same treatment. With the same curing time, for.
B. a temperature difference of 10 C will affect the properties of the finished product to a high degree; If the temperature is too high, the product becomes hard and brittle; if the temperature is too low, only a small improvement in the strength, the saw cut and the water resistance of the product is achieved.
The invention relates to a method for thermosetting moldings, e.g. B. of pressed and dried wood fiber boards in a multi-stage press u. Like., and aims to eliminate the deficiencies mentioned in the known method and consists essentially in it. that the shaped bodies are guided one after the other through a device in which they contribute to the device by one or two-sided infrared radiation from heat-emitting elements through different temperature zones
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The maximum at the moment the heat treatment is finished. It is also possible to apply the required effect to the plates in an even distribution during the entire heat treatment.
By changing the capacity of the preheating zone and thus also the heating speed as well as by changing the speed of movement of the plates at the same time, it is possible to distribute the heat hardening effect over the cross-section of each plate in such a way that partly in the outer layer and in Middle a weaker hardening, partly gradually an increasingly homogeneous heat hardening through the whole plate is achieved. Also can through
If there is a difference in the effect applied to the lower or upper side of the plates, a stronger hardening can be achieved on one side of the same. It is also possible to use different panels for the panels
Dimensioning of the added effect to give the desired brown shade.
The more vigorous and longer the heat treatment, the darker the surface and interior of the
Plates. For achieving the desired color shade and for the color distribution there is a further
Leeway. The most important advantage of the method according to the invention compared to other methods, however, is that the individual plates are heat-treated under conditions which can be repeated at any desired point in time. Differences in the initial temperature of the sheets introduced into the hardening plant are quickly compensated for in the preheating zone and large differences can be made up with the
Devices for regulating the applied effect are easily compensated.
Exemplary embodiment: Pressed wood fiber boards were conveyed through a ramp by heat radiation elements, which exposed the boards to double-sided radiation. The total radiation area was 3.5 m and the total added effect was about 45 kW. Of this, about 30 kW were evenly distributed over the entire irradiation area, while about 15 kW were concentrated over a width of half a meter of the entry zone. The plates were moved through the system at a speed of about 1 m / minute.
The treatment had the consequence that the bending strength of the plates decreased
10-15% was increased and that their water resistance, expressed as a percentage of thickness swelling after storage for 24 hours in water at 20 C, decreased from about 40% to about 15-20%.
In the drawing, the construction of a system for carrying out the method according to the invention is illustrated schematically in vertical section.
1 is a plate intended for heat treatment, which is passed by means of rollers 2 at a constant speed between two rows of elements 3 which emit heat radiation. In order to reduce the radiation losses, 3 reflectors 4 are attached behind the elements. The plate 1 is held equidistant from the elements 3 by means of cross bars or rollers 5 on which it rests during its passage through the installation. Drive rollers 6 serve to move the plate forwards. The entire treatment room is surrounded by an insulation layer 7 for reasons of heat economy. As can be seen, the system is divided into two sections A and B. The front section A in the feed direction of the plate is provided with a larger number of elements 3 and serves as a preheating zone.
Section B below contains a smaller number of elements 3. In this zone, the final temperature is set and maintained until the plate emerges from the system. Zones A and B can be divided into any number of subsections, with or without spaces.
PATENT CLAIMS:
1. A method for thermosetting moldings, e.g. B. of pressed and dried wood fiber boards in a press and. The like., characterized in that the shaped bodies are passed one after the other through a device in which they are passed through various temperature zones of the device at a controllable speed and hardened by a one- or two-sided infrared radiation of heat-emitting elements, the surface of the shaped body on the desired temperature is brought.